Veröffentlichungsdatum:19/06/18
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Das chemische Katalyselabor des Instituts für Supramolekulare Wissenschaft und Technik beschäftigt sich seit 2016 mit der Entstehung des Lebens auf der Erde. Ein Thema, das in den letzten sechs Monaten mit zwei Publikationen in Nature Ecology & Evolution in den Mittelpunkt gerückt ist. Die letzte, veröffentlicht am 23. April 2018, erlaubte den Forschern zu zeigen, dass Eisen eine zentrale Rolle beim Bau von Biomolekülen aus CO2 vor dem Erscheinen des Lebens auf der Erde spielte.
Seit 60 Jahren versuchen Chemiker zu verstehen, wie die Moleküle des Lebens spontan aufgebaut wurden. Das Grundmolekül, mit dem das Leben seine Biochemie aufbaut, ist Kohlendioxid (CO2). "Chemiker haben immer geglaubt, dass CO2 nicht reaktiv genug war, um Moleküle im Wasser zu bilden", erklärt Joseph Moran, der mit seinem Team das Gegenteil beweisen konnte, indem er den Wood-Ljungdahl-Weg studierte. Angesehen als einer der ältesten unter denen, die existieren, um CO2zu fixieren, ist dieser Weg eine Reihe von biochemischen Reaktionen, die von bestimmten Bakterien und Archaeen verwendet werden.
Der Wood-Ljungdahl-Weg ermöglicht die Produktion von Acetat und Pyruvat aus CO2für einige primitive Organismen. Sie bilden somit den biologischen "Rohstoff" (die Lipidsynthese erfolgt aus Acetat, Pyruvat ist ein Vorläufer der Zucker). In einem Versuch, den Ursprung dieses Weges zu verfolgen, haben Forscher herausgefunden, dass Enzyme, die katalysieren, Übergangsmetalle wie Eisen, Nickel oder Kobalt besitzen. Allerdings waren diese Enzyme nicht vor dem Erscheinen des Lebens vorhanden. "Unsere Hypothese war, dass diese Metalle die Katalyse allein durchführen könnten. »
Eisen, ein Reagenz im primitiven Stoffwechsel
Was die Methode betrifft: "Wir haben Eisen, Nickel und Kobalt mit CO2 in Salzwasser reagieren lassen, um des Realismus willen, weil es das einzige Lösungsmittel war, von dem wir dachten, dass es zu dieser Zeit auf der Erde existierte. Die Sequenz, in der die Reaktion am einfachsten abläuft, ist mit Eisen, das CO2 an Acetat und Pyruvat bindet. "Die Erfahrung zeigt also, dass Enzyme nur eine bereits bestehende Reaktion beschleunigen würden, bevor das Leben auf der Erde auftaucht.
"Das gibt uns einen Ausgangspunkt, um zu sehen, wie die biochemischen Moleküle entstanden sind. "Die vorangegangene Studie zum Krebszyklus", dass Metalle Sequenzen des umgekehrten Krebszyklus fördern würden, hatte bereits die wichtige Rolle von Eisen in Reaktionen gezeigt. "Es ist wahrscheinlich, dass letzteres ein Katalysator oder Reagenz im primitiven Stoffwechsel ist. "Nächster Schritt für Forscher: Verstehen, wie sich der Stoffwechsel selbst verkompliziert hat.
Marion Riegert
